水泵论文离心水泵软填料密封问题的分析与改进

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1、离心水泵软填料密封问题的分析与改进摘要：传统的水泵密封是使用软填料作为密封材料的，其结构在使用的过程中存在着易磨损、密封稳定性差等问题，极度影响供水效率。本文着重针对这些问题进行分析，并采取高效的改进措施逐一进行论述。我公司大坞水泵房、泵站水泵及便携式水泵等有将近一百台，大部分都采用的是传统的软填料密封，填料是普通浸油麻丝软盘根，经常损坏，这种盘根，使用寿命不到800小时，经常维修和更换，不仅使工作带来压力，更重要使水泵出现漏气、漏水，造成叶轮严重气蚀，影响了正常供水，为此，对盘根损坏的问题进行了分析，提出了改进措施。一、软填料密封的基本结构及

2、其密封原理软填料装在填料箱内，压盖通过压盖螺栓轴向预紧力的作用使软填料产生轴向压缩变形，同时引起填料产生径向膨胀的趋势，而填料的膨胀又受到填料箱内壁与轴表面的阻碍作用，使其与两表面之间产生紧贴，间隙被填塞而达到密封。即软填料是在变形时依靠合适的径向力紧贴轴和填料箱内壁表面，以保证可靠的密封。7。图1软填料密封1.底衬套2.软填料3.封液环4.封液入口5.填料箱6.压盖7.压盖螺栓A-软填料渗漏；B-靠箱壁侧泄漏；C-靠轴侧泄漏填与运动的轴之间因有相对运动，难免存在微小间隙而造成泄漏，此间隙即为主要泄漏通道。填料装入填料箱内以后，当拧紧压盖螺栓时

3、，柔性软填料受压盖的轴向压紧力作用产生弹塑性变形而沿径向扩展，对轴产生压紧力，并与轴紧密接触。但由于加工等原因，轴表面总有一定的表面粗糙度，其与填料只能是部分贴合而部分未接触，这就形成了无数个不规则的微小迷宫。当有一定压力的流体介质通过轴表面时，将被多次引起节流降压作用，这就是所谓的“迷宫效应”，正是凭借这种效应，是流体沿轴向流动受阻而达到密封。填料宇宙表面的贴合、摩擦，也类似滑动轴承，故应有足够的液体进行润滑，以保证密封的使用寿命，即所谓的“轴承效应”。显然，良好的软填料密封即是“轴承效应”和“迷宫效应”的综合。适当的压紧力使轴与填料之间保持

4、必要的润滑膜，可减少摩擦磨损，高使用寿命。压紧力过小，泄漏严重，压紧力过大，则难以形成润滑液膜，密封面呈干磨擦状态，磨损严重，密封寿命将大大缩短。因此，如何控制合理的压紧力是保证软填料密封具有良好性能的关键。二、软填料密封存在的问题传统软填料密封主要存在以下几个方面问题1、径向压力分布不均，摩擦磨损严重7由于填料是弹塑性体，当受到轴向压紧后，产生摩擦致使压紧力沿轴向逐渐减少，同时所产生的径向压紧力使填料紧贴于轴表面而阻止介质外漏。如图2所示，径向压紧力的分布由外端（压盖）向内端，先是急剧递增趋平缓，被密封介质压力的分布由内端逐渐向外端递减，当外

5、端介质压力为零时，则泄漏很少，大于零时泄漏较大[2]。由此可见，填料径向压力的分布与介质压力的分布恰恰相反，内端介质压力最大，应给予较大的密封力，而此处填料的径向压紧力恰是最小，故压紧力没有很好的发挥作用。实际应用中，为了获得密封性能，往往增加填料的压紧力，亦即在靠近压盖端的2-3图填料处使径向压力最大（约为平均压紧力的2—3倍），当然摩擦力也增大，这就导致填料和轴产生如图3所示的异常磨损情况，严重影响了密封工作的稳定性。填料圈数较多，轴向高度越大，比压越不均匀。图2软填料密封的压力分布1.填料箱2.填料3.压盖（a）径向结构（b)径向压力（c

6、)介质压力图3软填料密封的异常磨损2、散热、冷却能力不够软填料密封中，滑动接触面较大，摩擦产生的热量较大，而散热时，热量需通过较厚的填料，且多数软填料的导热性能都较差。摩擦热不易传出，致使摩擦面温度升高，摩擦面间的液膜蒸发，形成干摩擦，磨损加剧，密封寿命会显著降低。3、应力松驰现象严重，密封工作的稳定性差7由密封填料的黏弹性分析可知，在恒定应变作用下，密封填料产生明显的应力松驰，严重的应力松驰必然导致软填料密封的早期失效。传统的软填料密封，螺栓所施加给填料的预紧力是恒定的，由于磨损引起填料的压缩变形量稍有减少，就会加剧填料的应力松驰，从而降低了

7、密封工作的稳定性和可靠性。4、自动补偿能力较差软填料磨损后，填料与轴杆、填料箱内壁之间的间隙加大，而传统软填料密封结构无自动补偿压紧力的能力，随着间隙增大，泄漏量也逐渐增大。因此，须频繁地拧紧压盖螺栓。5、偏摆或振动的影响水泵和阀门的阀杆密封在工作时，轴有较大的振动和偏摆，轴与旋转中心之间将会出现较大偏心。如图4所示，若轴的中心与旋转中心不重合，偏心距为e，则轴与填料之最大间隙就为2e，最小间隙为零。间隙沿圆周的分布像月牙形。月牙形的间隙位置随着轴的转动而周期性变化而周期性变化，因此起到了类似容积的增压作用，这对密封是非常不利的。图4偏心对间隙

8、的影响三、针对水泵软填密封存在的问题的改进措施1、针对我公司水泵盘根经常损坏的现象作出以下改造：(1)采用填料的组合使用7即采用不同种类密封填料分段混